KR20140040266A

KR20140040266A - 다축 로봇

Info

Publication number: KR20140040266A
Application number: KR1020147003484A
Authority: KR
Inventors: 노부히로 데무라; 료 타니우치
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-04-02
Also published as: JP2013094856A; US9517568B2; EP2772337A4; KR101595922B1; US20140290416A1; EP2772337B1; WO2013061522A1; JP5890653B2; CN103889666A; EP2772337A1; CN103889666B

Abstract

다축 로봇(1)은, 중공의 기대(2)와, 암의 기단부를 구성하는 중공의 지지 부재(3)와, 그 지지 부재(3)와 함께 회전하고, 일단부가 상기 기대(2) 안에 회전 가능하게 삽입되어 그 내부 공간이 상기 지지 부재(3)의 내부 공간과 기대(2)의 내부 공간에 연통하는 안내관을 구비하고 있다. 기대(2) 안에 위치하는 안내관의 단부 주면에는, 절결부(43)가 형성되고, 모터 케이블(5)이 안내관(4)의 반경방향 외측에서부터, 안내관(4)의 회전 방향에 평행한 면 안에서 안내관(4)의 외주면 주위에 휨 부분(50)을 형성하도록 절결부(43)에 이르고, 그 절결부(43)에서 안내관(4)의 내측을 통하여 상기 지지 부재(3)의 내부 공간에 이르도록 연장된다.

Description

다축 로봇{MULTI-AXIS ROBOT}

본 발명은, 산업용 다축 로봇에 관한 것으로, 특히 워크 도장용 다축 로봇에 관한 것이다.

워크 도장용 다축 로봇에는, 특허문헌 1에 기재된 것이 있다. 이것은 기대와, 그 기대의 중심축 주위를 회전 가능하게 기대에 설치된 선회체와, 그 선회체에 수직인 면 안을 회전 가능하게 설치된 암과, 그 암의 선단부에 회전 가능하게 설치된 도장 건(gun)을 구비한 다축 로봇이다. 선회체, 암 및 도장 건은 각각 전용 모터에 의해 회전된다. 기대에서는, 선회체 및 암을 통하여 도장 건에 연결되는 가요성 장척체(長尺體)가 연장되어 있다. 그 가요성 장척체에는, 각 모터에 전원을 공급하는 케이블과, 도장 건에 도료를 반송하는 튜브가 포함된다. 가요성 장척체는 기대의 중심축을 따라 연장하도록 기대에 삽입 통과되어 있다.

일본 특개 2006-95614호 공보

종래의 다축 로봇에서는, 가요성 장척체가 기대의 중심축을 따라 연장되고, 또한 선회체는 그 기대의 중심축 주위를 회전한다. 이 때문에, 선회체의 회전에 의한 가요성 장척체의 신장을 고려할 필요는 없다. 하지만, 다축 로봇에는 도장에 있어서 다양한 사용 양태가 상정된다. 예를 들면, 가요성 장척체가 기대의 중심축에 대략 수직인 방향에서 기대에 삽입되는 사용 양태인 경우에는, 기대에 설치된 선회체의 회전에 의한 가요성 장척체의 신장에 대처하는 구성이 필요하게 된다. 또, 도장 효율을 고려하면, 도장 부스를 작게 하기 위하여, 컴팩트하게 해당 구성을 실현하는 것이 필요하게 된다. 이와 같은 과제는, 다른 선조체(線條體)를 구비한 다축 로봇에서도 공통적으로 발생한다.

본 발명은, 이와 같은 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 기대에 설치된 회전체의 회전에 의한 선형체의 신장에 대처하는 구성을 컴팩트하게 실현할 수 있는 다축 로봇을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다축 로봇은, 중공의 기대와, 그 기대에 그 축심을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 암의 기단부를 구성하는 중공의 지지 부재와,

상기 지지 부재에 설치 되어 그 지지 부재와 함께 회전하고, 일단부가 상기 기대 안에 회전 가능하게 삽입되어 그 내부 공간이 상기 지지 부재의 내부 공간과 기대의 내부 공간에 연통하고, 제1 선조체가 그 길이 방향을 따라 삽입 통과되는 안내관을 구비하고, 그 안내관의 회전 중심과 상기 제1 선조체의 중심은 어긋나 있고,

상기 기대 안에 위치하는 안내관의 단부 외주면에는, 제1 선조체가 통과하는 절결부가 형성되고,

상기 제1 선조체는, 상기 안내관의 반경방향 외측에서부터, 안내관의 회전 방향에 평행한 면 안에서 안내관의 외주면 주위에 휨 부분을 형성하도록 상기 절결부에 이르고, 그 절결부에서 안내관의 내측을 통하여 상기 지지 부재의 내부 공간에 이르도록 연장되어 있다.

본 발명에 의하면, 제1 선조체는, 안내관의 회전 방향에 평행한 면 안에서 안내관의 외주면 주위에 휨 부분을 형성하도록 연장된 후에, 안내관의 절결부를 통과한다. 즉, 제1 선조체는 지지 부재의 회전축 방향과는 대략 직교하는 면 안에서 휘어지므로 지지 부재의 회전축 방향을 따르는 그 휨 부분의 길이를 단축할 수 있다.

또, 휨 부분은 절결부에 이르기 때문에, 휨 부분은 안내관의 양 단부 사이에 설치된다. 이로써 지지 부재의 회전축 방향을 따르는 기대의 길이도 단축할 수 있다.

또한, 제1 선조체의 직경에 맞추어 안내관의 직경을 작게 하면, 휨 부분의 휨량을 작게 할 수 있다. 이로써 제1 선조체의 전체 길이도 짧게 할 수 있다.

또, 안내관이 회전하면, 안내관 안에서 제1 선조체가 비틀리는 한편, 안내관의 회전 중심과 상기 제1 선조체의 중심은 어긋나 있기 때문에, 제1 선조체의 휨 부분은 변형된다. 즉, 안내관 안의 제1 선조체의 비틀림과 안내관 주위의 제1 선조체의 휨 부분의 변형 양쪽 모두에 의해 지지 부재의 회전이 제1 선조체에 가하는 데미지, 구체적으로는 제1 선조체의 비틀림과 인장을 효과적으로 흡수할 수 있다.

상기 발명에 있어서, 상기 안내관의 상기 절결부에는, 그 안내관의 주위로 요동 가능하며, 또한 상기 축심에 직교하는 방향으로 상기 제1 선조체가 삽입 통과되는 가이드 구멍을 가진 가이드 부재가 설치되어 있으며,

상기 제1 선조체는 상기 안내관의 반경 방향 외측에서, 상기 가이드 구멍과 상기 절결부를 통하여 상기 안내관에 도입되어 있다.

상기 구성에 따르면, 가이드 부재는 제1 선조체가 가이드 구멍에 삽입된 상태에서, 휨 부분이 위치하는 면 안과 동일한 면 안을 요동할 수 있다. 이로써 가이드 부재는 제1 선조체의 신축에 맞추어 요동하여 제1 선조체의 거동을 안정적으로 할 수 있다. 그 제1 선조체의 거동을 안정적으로 함으로써 제1 선조체가 기대 내에서 부주의로 스치는 것을 방지하여 제1 선조체의 수명을 연장할 수 있다. 게다가, 제1 선조체가 복수의 선조체의 다발로 구성되는 경우, 그 선조체의 다발이 흩어지는 것을 방지할 수 있다.

상기 발명에 있어서, 상기 안내관은 격벽에 의해 각각 그 안내관의 축 방향으로 연장되는 제1 통로 및 제2 통로로 구획되고,

상기 제1 통로의 일단은 폐쇄되고, 또한 그 제1 통로는 상기 일단에서 상기 절결부를 통하여 상기 기대의 내부 공간에 연통하는 동시에 타단에서 상기 지지 부재의 내부 공간에 연통하고,

상기 제2 통로의 양단은 상기 지지 부재의 개구부에 연결되는 외부 공간 및 상기 기대의 개구부에 연결되는 외부 공간에 연통하고,

상기 제1 선조체는 통전용이며, 상기 제1 통로에 삽입 통과되고,

제2 선조체가 상기 기대의 개구부에서 상기 제2 통로를 통하여 상기 지지 부재의 바깥쪽으로 연장된다.

상기 구성에 따르면, 안내관 안에 제1 선조체와 제2 선조체 2개를 병렬로 통과시킬 수 있으므로 상기 제1 선조체와 제2 선조체가 분리되지 않고 컴팩트하게 끼워 넣을 수 있다.

상기 발명에 있어서, 상기 기대, 안내관의 제1 통로 및 상기 지지 부재를 구성하는 내부 공간은, 밀폐된 기밀실로 된다.

상기 구성에 따르면, 상기 기대 및 상기 지지 부재의 외부 공기는, 상기 기대 및 상기 지지 부재의 내부 공간 안으로는 들어가지 못한다. 이로써 통전용 제1 선조체가 기대 및 지지 부재 외부의 가연성 기체에 닿음으로 인한 위험을 회피할 수 있다.

본 발명에 따른 다축 로봇에서는, 제1 선조체가 지지 부재의 회전축 방향에 따르는 휨 부분의 길이를 짧게 할 수 있어 그 다축 로봇이 배치되는 부스를 소형화할 수 있다.

따라서 기대에 연결된 지지 부재가 회전함에 따른 제1 선형체의 신장에 대처하는 구성을 컴팩트하게 실현할 수 있다.

또, 안내관 안의 제1 선조체의 비틀림과 안내관 주위의 제1 선조체의 휨 부분의 변형 양쪽 모두에서, 지지 부재의 회전에 의한 제1 선조체의 비틀림과 인장을 확실하게 흡수할 수 있다. 또, 지지 부재의 회전 범위를 넓힐 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다축 로봇의 구성 및 모터 케이블의 배선 상태를 나타내는 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다축 로봇의 구성 및 튜브의 배선 상태를 나타내는 측면도이다.
도 3은 도 1의 기대와 지지 부재의 회전축 주위의 구성을 나타내는 평면시 단면도이다.
도 4는 안내관의 정면시 단면도이다.
도 5는 안내관의 사시도로서, 모터 케이블 및 튜브가 삽입된 상태를 나타낸다.
도 6의 (a) ~ (d)는 지지 부재의 회전축을 중심으로 하는 회전에 따른 모터 케이블의 거동을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1의 다축 로봇이 브래킷에 설치된 양태를 나타내는 측면도이다.
도 8은 도 1의 다축 로봇이 벽면에 설치된 양태를 나타내는 측면도이다.
도 9는 안내관의 다른 구성 예를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다. 한편, 이하에서는, 모든 도면에 걸쳐 동일하거나 상응하는 요소에는 동일한 참조 부호를 부여하고 그 중복되는 설명을 생략한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다축 로봇(1)은, 예를 들면 워크로의 도장 작업에 사용되는 산업용 로봇이다. 그러나 다축 로봇(1)은, 선조체를 구비한 것이면, 특별히 한정되지 않는다.

다축 로봇(1)은 기대(2)를 구비하고, 이 기대(2)가 예를 들면 벽면(7)에 직교하여 설치된 턴테이블(70) 상에 설치되어 있다. 그 기대(2)에는 지지 부재(3), 제1 링크(10), 제2 링크(11), 제1 핸드(12), 제2 핸드(13) 및 어태치먼트인 도장 건(14)이 이러한 순서로 연결되어 있다. 이하의 설명에서는, 벽면(7)에서 도장 건(14)으로 향하는 방향을 전방, 그 반대 방향을 후방으로 한다.

턴테이블(70)에서 도장 건(14)까지 8개의 요소는 다축 로봇(1)의 암을 구성하며, 서로 회전 가능하게 연결되어 있다. 즉, 지지 부재(3)는 기대(2)와의 연결부인 제1 조인트(JT1)의 회전축(A1) 주위를 회전 가능하고, 제1 링크(10)는, 지지 부재(3)와의 연결부인 제2 조인트(JT2)의 회전축(A2) 주위를 회전 가능하다. 제2 링크(11)는, 제1 링크(10)와의 연결부인 제3 조인트(JT3)의 회전축(A3) 주위를 회전 가능하고, 제1 핸드(12)는, 제2 링크(11)와의 연결부인 제4 조인트(JT4)의 회전축(A4) 주위를 회전 가능하며, 제2 핸드(13)는 제1 핸드(12)와의 연결부인 제5 조인트(JT5)의 회전축(A5) 주위를 회전 가능하다. 도장 건(14)은 제2 핸드(13)와의 연결부인 제6 조인트(JT6)의 회전축(A6) 주위를 회전 가능하다. 또한, 기대(2)는 턴테이블(70)과의 연결부인 제7 조인트(JT7)의 회전축(A7) 주위를 회전 가능하다. 기대(2)와 지지 부재(3)는 다축 로봇(1)의 암의 기단부를 구성한다.

각 조인트(JT1~JT7)에는, 독립적으로 회전 가능한 서보 모터(미도시)가 각각 설치되어 있다. 각 서보 모터가 작동함으로써 이에 대응하는 각 요소의 회전축(A1~ A7) 주위의 회전이 허용된다. 각 서보 모터가 각 요소를 회전축(A1~A7) 주위를 서로 독립적으로 회전시킴으로써 도장 건(14)을 임의의 자세로 임의의 위치에 임의의 이동로를 따라 이동시킬 수 있다.

후술하는 바와 같이, 다축 로봇(1)에는, 그 다축 로봇(1)의 각 서보 모터에 통전하는 모터 케이블(5)과, 도료를 공급하는 튜브(6)가 배선된다. 모터 케이블(5) 및 튜브(6)는 가요성 재료로 형성되어 다소의 비틀림을 허용한다.

모터 케이블(5)은 본 발명에 있어서 제1 선조체의 일예이며, 튜브(6)는 본 발명에 있어서 제2 선조체의 일예이다. 그러나 두 선조체는 모터 케이블(5)과 튜브(6)에 한정되지 않는다.

도장 건(14)에서 분사되는 도료는, 인화성 및 휘발성이다. 휘발성 성분의 확산을 방지하도록, 다축 로봇(1)은 그 전체가 도장 부스(75) 안에 수납된다.

도 1에는 상기 모터 케이블(5)의 배선 상태가 도시되어 있다. 모터 케이블(5)은, 예를 들면 전선의 다발을 가요성 수지의 시트로 피복하여 구성된다. 모터 케이블(5)은, 벽면(7)에서 나와서 턴테이블(70)의 하측으로부터 턴테이블(70)에 들어가고, 1개의 전선이 턴테이블(70) 안의 제7 조인트(JT7)의 서보 모터에 연결된다.

모터 케이블(5)은 기대(2)에 삽입되어 대응하는 전선이 제1 조인트(JT1)의 서보 모터에 연결되고, 지지 부재(3) 안에서 대응하는 전선이 제2 조인트(JT2)의 서보 모터에 연결된다. 이후 모터 케이블(5)은, 제1 링크(10), 제2 링크(11), 제1 핸드(12), 제2 핸드(13) 안을 통하여 대응하는 전선이 각 조인트(JT3~JT6)의 서보 모터에 연결된다.

턴테이블(70)에서 제2 핸드(13)까지는, 모터 케이블(5)이 삽입 통과하는 통로가 형성되어 있다. 그 통로 안은, 밀폐된 기밀실로 되고, 또한 다축 로봇(1)의 외부보다 고압이 되도록 유지되어 있다. 통로를 고압으로 유지하기 위해, 예를 들면 턴테이블(70)에서 제2 핸드(13)에 이르기까지 정해진 부분에, 상기 통로에 공기 또는 불활성 가스를 공급하는 펌프(미도시)가 설치되어 있다. 통로를 고압으로 유지하는 것은, 상기한 바와 같이, 도장 부스(75)가 인화성 및 휘발성 성분을 포함한 분위기 안에 있기 때문에, 그 분위기의 공기가 다축 로봇(1) 안으로 들어가서 모터 케이블(5)에 닿는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 인화성 및 휘발성 성분을 포함한 공기가, 통전 중의 모터 케이블(5)에 닿으면 인화 위험이 있기 때문에, 이러한 위험을 방지하고 있는 것이다.

도 2는 다축 로봇(1)의 도장 건(14)에 도료를 공급하는 튜브(6)의 배선 상태를 나타낸다. 튜브(6)는 가요성을 가진 다수의 세관(미도시)의 다발을, 예를 들면 가요성 시트로 피복하여 구성되며, 각 세관에 각각의 색의 휘발성 도료가 흐른다. 벽면(7)에 있어서 다축 로봇(1)의 위쪽에는, 튜브(6)가 통과하는 대략 L자형의 보호 커버(71)가 설치되고, 그 보호 커버(71)의 하단은 기대(2)의 후단부보다 전방에 위치한다. 벽면(7)을 통하여 보호 커버(71)의 하단부에서 연장한 튜브(6)는, 벽면(7)에서 거리를 두고 아래쪽으로 연장되며, 기대(2)를 그 후단부에서 전방을 향해 삽입된다.

따라서 보호 커버(71)의 하단에서 기대(2)의 후단부에 이르기까지, 튜브(6)는 휘어져 있다. 이로써 턴테이블(70)에서 도장 건(14)까지 8개 요소가 회전하여도 튜브(6)가 신장하는 것을 방지하고 있다.

또, 기대(2)는, 턴테이블(70)과의 연결부인 제7 조인트(JT7)를 중심으로 수평면 안에서 회전한다. 그러나 튜브(6)는 가요성 재료로 형성되어 있기 때문에, 다소의 비틀림을 흡수한다.

튜브(6) 안에는 인화성 및 휘발성 도료가 흐르므로 전류가 흐르는 모터 케이블(5)과 튜브(6)가 긴 거리를 따르는 것은 바람직하지 않다. 따라서 튜브(6)가 다축 로봇(1)의 외측에 배치되면, 이 점은 지장이 없다.

그러나 튜브(6)가 다축 로봇(1) 외측에서, 기대(2)로부터 도장 건(14)의 각 요소의 회전에 맞추어 자유롭게 움직이면, 예를 들면 튜브(6)가 도장 대상의 워크에 접하거나 벽면(7)에 접할 우려가 있다. 튜브(6)가 워크에 접하면, 워크에 도포된 도료가 튜브(6)에 부착되어 도장 품질에 문제를 일으킨다. 또, 튜브(6)가 벽면(7)에 접하면, 벽면(7)에 부착된 먼지 등이 튜브(6)에 의하여 떨어져서 도장 부스(75) 안을 떠다니며 워크에 부착하여, 역시 도장 품질에 문제를 일으킬 우려가 있다. 튜브(6)의 거동을 억제하기 위하여 다축 로봇(1) 상에 전용 부재를 설치하면, 그 다축 로봇(1)의 구성이 복잡해진다.

따라서 보호 커버(71)에서 튜브(6)를 벽면(7)에 접촉시키지 않는 동시에 후술하는 바와 같이 기대(2)와 지지 부재(3) 사이에서 튜브(6)의 부주의한 움직임을 간단한 구조로 규제하고 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 기대(2) 또는 제2 링크(11) 중 어느 곳에, 도료를 분사시키기 위해 가압하는 도장 기기(18)가 일점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 선택적으로 배치된다. 도장 기기(18) 안에는 예를 들면 도장해야 할 색에 대응하여 튜브(6) 안의 각 세관의 폐쇄와 개방을 전환하는 색 변환 밸브(CCV, color change valve)가 설치된다. 도장 건(14)이 도장하는 워크는, 예를 들면 자동차의 도어가 상정되고, 기대(2)에 배치되는 도장 기기(18)는 주로 그 도어의 내측 도장용이며, 제2 링크(11)에 배치되는 도장 기기(18)는 주로 그 도어의 외측 도장용이다. 이에 대해서는 후술한다.

도 3은 도 1의 기대(2)와 지지 부재(3)의 회전축(A1) 주위의 구성을 나타내는 평면 단면도로서, 도 1과는 기대(2)와 지지 부재(3)를 좌우 반대로 하여 나타낸다. 기대(2)와 지지 부재(3)는 모두 중공이며, 기대(2)와 지지 부재(3)의 사이에는, 서보 모터에 의해 회전되는 회전체(30)가 일점쇄선으로 나타낸 것처럼 설치된다. 지지 부재(3)는 회전체(30)에 설치되어 그 회전체(30)와 함께 회전한다. 기대(2)의 내부 통로와 지지 부재(3)의 내부 통로는, 회전체(30)를 통과하는 안내관(4)에서 연통되고, 그 안내관(4)의 일 단부는 지지 부재(3)에 설치된다. 안내관(4)은 길이 방향을 상기 회전축(A1)과 평행하게 향하며, 회전축(A1)과 동축으로 회전한다. 한편, 안내관(4)은 지지 부재(3)와 동축이 아니어도 좋다.

기대(2)에는, 지지 부재(3)에 대향된 전벽(20)과, 그 전벽(20)에 대향된 후벽(21)이 배치되고, 전벽(20) 및 후벽(21)에는 상기 안내관(4)의 타 단부가 통과하는 개구(22,22)가 각각 개설되어 있다. 개구(22,22)의 내주에는 안내관(4)을 받치는 베어링(23) 또는 오일 씰이 배치되어 안내관(4)의 부드러운 회전을 지지하면서 기대(2)와 지지 부재(3)의 내부 공간을 고압으로 유지하고 있다.

상기 모터 케이블(5)은 안내관(4)의 길이 방향을 따라 삽입 통과되고, 안내관(4)의 타 단부는 기대(2)의 내부 통로 안에 위치한다. 그 안내관(4)의 타 단부에는, 상기 모터 케이블(5)이 통과하는 절결부(43)가 형성되어 있다.

도 4는, 안내관(4)의 정면시 단면도이다. 그 안내관(4)의 내부 공간은, 해당 내부 공간에 배치된 격벽(40)에 의해 상하 병렬로 축 방향으로 연장된 2개의 통로, 즉 제1 통로(41)와 제2 통로(42)로 분할된다. 바꾸어 말하면, 안내관(4)은 축 방향으로 연장된 2개의 통로를 가진 복합관이다.

제1 통로(41)의 후단면은 후판(47)으로 폐쇄되고, 제1 통로(41)의 전단면은 개방되어 지지 부재(3)의 내부 공간에 연통하고 있다. 제2 통로(42)의 후단면은 개방되어 기대(2) 후측의 외부 공간에 연통하고 있다. 제2 통로(42)의 전단면은 개방되어 지지 부재(3)의 외주면에 형성된 개구부(3a)(도 3 참조)를 통하여 외부 공간에 연통하고 있다. 요컨대, 제1 통로(41)는 모터 케이블(5)이 삽입 통과되는 기밀적인 통로의 일부를 구성하고 있고 고압으로 유지되며, 제2 통로(42)는 다축 로봇(1)의 외부 공간으로 개방되어 있다.

제1 통로(41)에는, 절결부(43)로부터 도입된 모터 케이블(5)이, 제2 통로(42)에는 튜브(6)가 각각 삽입 통과된다. 격벽(40)에 의해 모터 케이블(5)은 튜브(6)와 격리되어 서로 접촉하는 것이 방지되고 있다. 이로써 튜브(6)로의 발화 등 위험을 방지하고 있다. 1개의 안내관(4)에서 모터 케이블(5)과 튜브(6)의 거동을 억제하고 있으며, 그 거동을 억제하는 구조가 단순화된다. 또, 도 4에 도시된 바와 같이, 모터 케이블(5)의 중심과 안내관(4)의 회전 중심은, 안내관(4)의 반경 방향에 있어서 어긋나 있다. 따라서 안내관(4)의 회전에 의해 모터 케이블(5)은 비틀려진다.

상기 절결부(43)는, 안내관(4)의 제1 통로(41) 측의 외주면 상에 형성된다. 절결부(43) 안에서 격벽(40)으로부터는 돌기편(44)이, 안내관(4)의 길이 방향에 직교하여 돌출하고 있다. 그 돌기편(44)에 지지 막대(45)가 피벗(46)을 중심으로 회전 가능하게 설치된다. 지지 막대(45)는 예를 들면 돌기편(44) 안의 베어링(미도시)에 의해 자유롭게 회전 가능하다. 그 지지 막대(45)의 선단부에는, 중심에 가이드 구멍(80)이 마련된 고리 모양의 가이드 부재(8)가 설치되고, 그 가이드 구멍(80)에 모터 케이블(5)이 삽입되어 꼭 끼인다. 즉, 가이드 부재(8)는 안내관(4)과는 독립적으로 자유롭게 회전할 수 있다.

그 가이드 부재(8)는, 예를 들면 모터 케이블(5)과의 마찰이 작은 재료로 구성된다. 이로써 모터 케이블(5)은 가이드 부재(8) 안을 원활하게 슬라이딩할 수 있다. 또, 지지 막대(45)가 안내관(4)의 회전 방향을 포함한 면 안을 회전하기 때문에, 가이드 부재(8)도 같은 면 안을 회전한다.

도 5는, 안내관(4)의 사시도로서, 모터 케이블(5) 및 튜브(6)가 삽입된 상태를 나타낸다. 모터 케이블(5)은, 기대(2) 안에서 안내관(4) 외측으로부터 안내관(4)의 회전 방향을 포함한 면 안에서 안내관(4)의 외주면 주위에, 대략 원호 모양의 휨 부분(50)을 형성하도록 연장되고, 거기에서부터 절결부(43)에 이른다. 모터 케이블(5)은, 그 절결부(43) 안에서 가이드 부재(8)의 가이드 구멍(80)에 가이드되고, 거기에서부터 휨 부분(50)에 대략 직교하는 방향으로 방향을 바꾸어서 안내관(4)의 제1 통로(41) 안을 통과하고, 지지 부재(3)의 단면 개구를 나와서 지지 부재(3)의 내부 공간에 이른다. 모터 케이블(5)은, 기대(2)의 내부 공간에서 안내관(4)을 통하여 지지 부재(3)의 내부 공간에 도달하고, 두 내부 공간은 다축 로봇(1)의 외부보다 고압이기 때문에, 다축 로봇(1)의 외부 공기는 모터 케이블(5)에 닿지 않는다. 후술하는 바와 같이, 안내관(4)의 회전에 따라 안내관(4) 안의 모터 케이블(5)이 비틀리고 또한 안내관(4) 주위의 모터 케이블(5)의 휨 부분(50)이 변형함으로써 지지 부재(3)의 회전에 의한 모터 케이블(5)의 비틀림과 인장을 흡수한다.

한편, 튜브(6)는 안내관(4)의 단면 개구에서 제2 통로(42) 안으로 삽입되고, 안내관(4)의 지지 부재(3) 측의 단면(전단면)의 개구를 나와서 지지 부재(3)의 외주면에 형성된 개구부(3a)를 통과하여 외부 공간에 이른다.

(실제의 케이블 거동)

도 6의 (a)~(d)는, 지지 부재(3)의 회전축(A1)을 중심으로 하는 회전에 따르는, 모터 케이블(5)의 거동을 나타내는 도면이며, 도 3을 B1 방향에서 보고 있다. 설명의 편의상, 도 6의 (a)~(d)에서는, 튜브(6)를 도시하지 않는다. 도 6의 (a)는, 지지 부재(3) 및 안내관(4)의 기준 상태를 나타내고, 이 기준 상태에서의 회전 각도를 0°로 한다. 본 실시예에서는, 다축 로봇(1)의 사용 때에는, 지지 부재(3) 및 안내관(4)은, 예를 들면 표준 상태에서, ±120°의 각도 범위에서 회전한다. 다만, 이 각도 범위는 이 ±120°의 범위에 한정되지 않는다. 휨 부분(50)은, 지지 부재(3) 및 안내관(4)의 회전에 의해 모터 케이블(5)이 인장되어도 여유가 있는 길이로 설치되어 있다.

도 6의 (b)는, 지지 부재(3) 및 안내관(4)이, 도 6의 (a)의 기준 상태에서 +120°, 즉 반시계 방향으로 회전한 상태를 나타낸다. 안내관(4)의 회전에 맞추어 가이드 부재(8)도 회전축(A1)을 중심으로 회전하여 모터 케이블(5)을 안내한다. 모터 케이블(5)의 휨 부분(50)은 볼록 부분이 안쪽을 향하여 변형하도록 휜다. 또, 상기한 바와 같이, 안내관(4)의 회전에 따라 안내관(4) 안의 모터 케이블(5)은 비틀려진다.

가이드 부재(8)는 피벗(46)(도 4 참조)을 중심으로, 안내관(4)과는 독립적으로 회전할 수 있으므로 가이드 부재(8)는 모터 케이블(5)의 휨 부분(50)의 변형에 맞추어 회전하고 방향을 바꾸어 모터 케이블(5)의 거동을 안정되게 할 수 있다. 즉, 가이드 부재(8)를 설치하지 않을 경우, 지지 부재(3) 및 안내관(4)의 회전에 의한 모터 케이블(5)의 거동은 특별히 규제받지 않기 때문에 일정하지 않지만(불안정하지만), 가이드 부재(8)를 설치함으로써 모터 케이블(5)의 거동이 가이드 부재(8)에 의해 규제된다. 아울러, 가이드 부재(8)가 지지 부재(3) 및 안내관(4)의 회전 방향에 평행한 면 안에서 자유롭게 회전하기 때문에 모터 케이블(5)이 알맞게 비틀려지고 또한 휨 부분(50)이 알맞게 변형하는 한도 안에서 해당 규제가 이루어진다. 이로써 모터 케이블(5)의 거동을 안정되게 할 수 있다. 이와 같이 모터 케이블(5)의 거동을 안정되게 함으로써 그 모터 케이블(5)이 기대(2) 안에서 부주의하게 스치는 것을 방지하여 모터 케이블(5)의 수명을 연장할 수 있다. 또, 모터 케이블(5)이 복수의 케이블의 다발로 구성되는 경우, 그 케이블의 다발이 흩어지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 도 6의 (b)에 나타내는 상태에서, 안내관(4)의 회전 방향을 포함하는 수직면 안에서, 절결부(43)에서 안내관(4) 안으로 들어가는 모터 케이블(5)과 격벽(40)이 이루는 각도(α1)는, 출원인의 측정에서 45°이었다.

도 6의 (c)는, 도 6의 (b)에 도시된 상태에서, 안내관(4)이 -75°회전한 상태, 즉 도 6의 (a)에 도시된 기준 상태에서 안내관(4)이 +45°회전한 상태를 나타낸다. 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 모터 케이블(5)의 휨 부분(50)의 형상은 약간 변화하고 있는 것에 지나지 않는다. 이때, 안내관(4)의 회전 방향을 포함하는 수직면 안에서, 절결부(43)에서 안내관(4)으로 들어가는 모터 케이블(5)과 격벽(40)이 이루는 각도(α2)는 출원인의 측정에서 110°이었다.

즉, 안내관(4)이 도 6의 (b)에 도시된 상태에서 -75°회전하면, 각도(α2)와 각도(α1)의 차이인 65°분이, 모터 케이블(5)이 안내관(4) 안에서 비틀림으로써 흡수되고, 나머지 10°분이 휨 부분(50)의 변형으로 흡수되고 있는 것을 출원인의 실험으로 알았다.

도 6의 (d)는, 도 6의 (c)에 도시된 상태에서, 안내관(4)이 -90°더 회전 한 상태, 즉 도 6의 (a)에 도시된 기준 상태에서 안내관(4)이 -45°회전한 상태를 나타낸다. 이때, 안내관(4)의 회전 방향을 포함하는 수직면 안에서, 절결부(43)에서 안내관(4) 안으로 들어가는 모터 케이블(5)과 격벽(40)이 이루는 각도(α3)는, 출원인의 측정에서 85°이었다.

즉, 안내관(4)이 도 6의 (c)에 도시된 상태에서 -90°회전하면, 각도(α3)와 각도(α2)의 차이인 25°분이, 모터 케이블(5)이 안내관 (4) 안에서 비틀림으로써 흡수되고, 나머지 65°분이 휨 부분(50)의 변형으로 흡수되고 있는 것을 출원인의 실험으로 알았다.

이와 같이, 안내관(4)의 회전에 따라 안내관(4) 안의 모터 케이블(5)이 비틀려지고, 또한 안내관(4) 주위의 모터 케이블(5)의 휨 부분(50)이 변형함으로써 지지 부재(3)의 회전에 의한 모터 케이블(5)의 비틀림과 인장을 흡수하고 있다. 만일, 안내관(4) 안의 모터 케이블(5)이 비틀려지지 않으면, 안내관(4) 주위의 휨 부분(50)에서 모터 케이블(5)의 인장과 비틀림을 모두 흡수해야 하여, 그 휨 부분(50)의 휨량이 많아진다. 안내관(4) 안에서 모터 케이블(5)이 비틀려지고, 또한 안내관(4) 주위의 모터 케이블(5)의 휨 부분(50)이 변형함으로써 모터 케이블(5)의 휨 부분(50)의 휨량을 적게 할 수 있다.

(본 실시예의 다축 로봇의 효과)

본 실시예에 따른 다축 로봇(1)은, 아래의 효과가 더 있다.

1. 통전용 모터 케이블(5)은, 안내관(4)의 회전 방향에 평행한 면 안에서 안내관(4)의 외주면 주위에 휨 부분(50)을 형성하도록 연장된 후에, 안내관(4)의 절결부(43)를 통과한다. 즉, 모터 케이블(5)은 안내관(4)으로의 삽입 통과 방향과는 대략 직교하는 면 안에서 휘어지므로 안내관(4)으로의 케이블 삽입 통과 방향에 따르는 그 휨 부분(50)의 길이를 짧게 할 수 있다.

또, 휨 부분(50)은 절결부(43)에 이르기 때문에, 휨 부분(50)은 안내관의 양 단부 사이에 설치된다. 이로써 안내관(4)으로의 케이블 삽입 통과 방향에 있어서 기대(2)의 길이도 짧게 할 수 있고, 나아가서는 다축 로봇(1)이 배치되는 도장 부스(75)를 작게 할 수 있다.

일반적으로, 도장 부스(75)가 커지면 유지비가 높아진다. 따라서 본 실시예에 따른 다축 로봇(1)에 의해 도장 부스(75)의 유지비를 줄일 수 있다.

2. 안내관(4) 안에 모터 케이블(5)과 튜브(6) 2개를 병렬로 통과시킬 수 있으므로, 모터 케이블(5)과 튜브(6)가 분리하여 별개로 거동하지 않고 컴팩트하게 끼워 넣을 수 있다. 또, 튜브(6)는 안내관(4)을 통과하기 때문에, 튜브(6)의 부주의한 거동이 규제된다. 이로써 튜브(6)의 부주의한 거동에 의해 워크의 도장 품질에 악영향을 끼치는 것이 방지된다.

(도장 기기의 배치)

상기한 바와 같이, 도장 건(14)이 도장하는 워크는, 예를 들면 자동차의 도어이고, 그 도어가 차체에 설치된 상태에서, 도어의 내측(이하, "내판"이라고 부른다)과 도어의 외측(이하 "외판"이라 부른다)이 선택적으로 도장된다. 기대(2) 또는 제2 링크(11)의 어느 곳에, 도장 기기(18)가 선택적으로 배치되는 이유를 아래에 나타낸다.

내판을 도장하는 경우는, 개방된 도어와 차체의 사이가 좁고, 도장 건(14)에 가까운 제2 링크(11)에 도장 기기(18)를 배치하면, 그 도장 기기(18)가 도어 또는 차체에 접촉하여 손상시킬 우려가 있다. 따라서 내판 혹은 내판과 외판 양쪽 모두를 도장하는 경우는, 도장 기기(18)를 기대(2)에 설치하여 해당 도장 기기(18)를 도어에서 거리를 두고 배치한다.

이에 반하여, 외판을 도장하는 경우는, 도장 건(14)이 배치되는 공간의 크기에 여유가 있어 도장 건(14)에 가까운 제2 링크(11)에 도장 기기(18)를 설치하여도 그 도장 기기(18)가 도어 또는 차체에 접촉할 우려는 없다. 또, 도장 종료 후에는, 튜브(6)의 세관 안에 잔존한 도료를 폐기할 필요가 있지만, 도장 기기(18)를 제2 링크(11)에 배치하면, 도장 기기(18)에서 도장 건(14)까지의 거리가 짧고, 폐기할 도료가 적어도 된다. 따라서 비용 절감의 관점에서도 외판을 도장하는 경우는, 도장 기기(18)를 제2 링크(11)에 배치한다.

상기 실시예에서는, 기대(2)는 턴테이블(70) 상에 재치된다. 그러나 기대(2)는 턴테이블(70) 대신에 벽면(7)에서 벽면(7)에 대략 직교하여 연장된 선반(미도시)에 고정하여 설치되어도 좋다. 이 경우, 기대(2)는 회전하지 않기 때문에, 모터 케이블(5)은 선반을 통과할 필요는 없고, 벽면(7)에서 기대(2)에 연결되어도 좋다.

또, 도 7에 도시된 바와 같이, 바닥면(77)에 벽 모양의 브래킷(78)을 설치하고, 그 브래킷(78)의 측면에 기대(2)를 설치하고, 다축 로봇(1)을 세로로 설치하여도 좋다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 턴테이블(70)이나 선반을 개재시키지 않고 기대(2)를 벽면(7)에 직접 설치할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예의 다축 로봇(1)은 다양한 설치 자세로 사용할 수 있다.

또, 도 4에서는 안내관(4)의 격벽이 안내관(4)의 횡단면에 있어서 직선 모양으로 형성된다. 그러나 튜브(6) 안의 세관은 도장해야 할 색에 따라 수십 개에 이르는 경우가 있으며, 튜브(6)는 모터 케이블보다 큰 직경인 경우가 있다. 따라서 도 9에 도시된 바와 같이, 격벽(40)을 안내관(4)의 횡단면에 있어서 V자형으로 형성하여 튜브(6)가 통과하는 제2 통로(42)의 단면적을 제1 통로(41)의 단면적보다 크게 형성하여도 좋다. 또한, 안내관(4)의 격벽을 직선 모양으로 형성한 채 제2 통로(42)의 단면적을 제1 통로(41)의 단면적보다 크게 형성하여도 좋다.

상기 예에서는, 돌기편(44)에 지지 막대(45)를 회전 가능하게 설치하고 있는 것으로 하였지만, 그 지지 막대(45)를 후판(47)에 회전 가능하게 설치하여도 좋다.

상기 설명으로부터, 당업자에게 있어서는, 본 발명의 많은 개선이나 다른 실시예가 분명하다. 따라서 상기 설명은, 예시로서만 해석되어야 하며, 본 발명을 실행하는 최선의 양태를 당업자에게 교시할 목적으로 제공된 것이다. 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 그 구조 및/또는 기능의 상세를 실질적으로 변경할 수 있다.

본 발명에 따른 다축 로봇은, 선조체를 구비한 로봇 등으로서 유용하다.

1: 다축 로봇
2: 기대
3: 지지 부재
4: 안내관
5: 모터 케이블
6: 튜브
8: 가이드 부재
41: 제1 통로
42: 제2 통로
43: 절결부
50: 휨 부분

Claims

중공의 기대와, 그 기대에 그 축심을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 암의 기단부를 구성하는 중공의 지지 부재와,
상기 지지 부재에 설치되어 그 지지 부재와 함께 회전하고, 일단부가 상기 기대 안에 회전 가능하게 삽입되어 그 내부 공간이 상기 지지 부재의 내부 공간과 기대의 내부 공간에 연통하고, 제1 선조체가 그 길이 방향을 따라 삽입 통과되는 안내관을 구비하며,
상기 안내관의 회전 중심과 상기 제1 선조체의 중심은 어긋나 있고,
상기 기대 안에 위치하는 안내관의 단부 외주면에는, 제1 선조체가 통과하는 절결부가 형성되고,
상기 제1 선조체는, 상기 안내관의 반경방향 외측에서부터, 안내관의 회전 방향에 평행한 면 안에서 안내관의 외주면 주위에 휨 부분을 형성하도록 상기 절결부에 이르고, 그 절결부에서 안내관의 내측을 통하여 상기 지지 부재의 내부 공간에 이르도록 연장되는 것을 특징으로 하는 다축 로봇.
제1항에 있어서,
상기 안내관의 상기 절결부에는, 그 안내관의 주위로 요동 가능하며, 또한 상기 축심에 직교하는 방향으로 상기 제1 선조체가 삽입 통과되는 가이드 구멍을 가진 가이드 부재가 설치되어 있으며,
상기 제1 선조체는 상기 안내관의 반경 방향 외측으로부터, 상기 가이드 구멍과 상기 절결부를 통하여 상기 안내관에 도입되어 있는 것을 특징으로 하는 다축 로봇
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 안내관은 격벽에 의해 각각 그 안내관의 축 방향으로 연장되는 제1 통로 및 제2 통로로 구획되고,
상기 제1 통로의 일단은 폐쇄되고, 또한 그 제1 통로는 상기 일단에서 상기 절결부를 통하여 상기 기대의 내부 공간에 연통하는 동시에 타단에서 상기 지지 부재의 내부 공간에 연통하고,
상기 제2 통로의 양단은 상기 지지 부재의 개구부에 연결되는 외부 공간 및 상기 기대의 개구부에 연결되는 외부 공간에 연통하고,
상기 제1 선조체는 통전용이며, 상기 제1 통로에 삽입 통과되고,
제2 선조체가 상기 기대의 개구부로부터 상기 제2 통로를 통하여 상기 지지 부재의 바깥쪽으로 연장되는 것을 특징으로 하는 다축 로봇.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기대, 상기 안내관의 제1 통로 및 상기 지지 부재를 구성하는 내부 공간은, 밀폐된 기밀실인 것을 특징으로 하는 다축 로봇.